In der modernen industriellen Produktion finden Elektromotoren breite Anwendung. Es gibt unzählige verschiedene Typen, Spannungsformen und Spannungspegel von Elektromotoren. Im Folgenden werden die Gründe für den Einphasenbetrieb und vorbeugende Maßnahmen kurz erläutert.
Klassifizierung von Motoren
Elektromotoren lassen sich nach ihren unterschiedlichen Bauformen und Funktionsprinzipien in Gleichstrommotoren, Asynchronmotoren und Synchronmotoren unterteilen. Synchronmotoren lassen sich weiter in Permanentmagnet-Synchronmotoren, Reluktanz-Synchronmotoren und Hysterese-Synchronmotoren unterteilen. Asynchronmotoren werden in Induktionsmotoren und Wechselstrom-Kommutatormotoren unterteilt. Induktionsmotoren werden wiederum in Drehstrom-Asynchronmotoren, Einphasen-Asynchronmotoren und Spaltpol-Asynchronmotoren unterteilt. Wechselstrom-Kommutatormotoren werden weiter in Einphasen-Reihenschlussmotoren,Wechsel- und Gleichstrom-Doppelfunktionsmotoren und Repulsionsmotoren.
Gefahren durch den einphasigen Betrieb von Drehstrom-Asynchronmotoren
Dreiphasen-Asynchronmotoren können auf zwei Arten verdrahtet werden: in Sternschaltung (Y) und in Dreieckschaltung (Δ). Bei einem in Sternschaltung betriebenen Motor, der nur in einer Phase läuft, ist der Strom in der abgeschalteten Phase null. Die Phasenströme der beiden anderen Phasen verhalten sich wie Leiterströme. Gleichzeitig führt dies zu einer Nullpunktverschiebung und einem Anstieg der Phasenspannung.
Wird der Motor mit Dreieckschaltung intern getrennt, wechselt er unter dem Einfluss des Drehstromnetzes in eine V-Schaltung, und der Zweiphasenstrom erhöht sich um das 1,5-Fache. Bei externer Trennung des Motors mit Dreieckschaltung entspricht dies einer Reihenschaltung der Zweiphasenwicklungen und einer Parallelschaltung der dritten Wicklungsgruppe zwischen den beiden Leiterspannungen. Der Strom in den beiden Phasen beträgt dann …WicklungenDie Reihenschaltung bleibt unverändert. Der zusätzliche Strom der dritten Gruppe erhöht sich um das 1,5-Fache.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass beim Betrieb eines einphasigen Motors der Wicklungsstrom rapide ansteigt und sich Wicklung und Metallgehäuse schnell erhitzen. Dies führt zum Durchbrennen der Wicklungsisolierung und anschließend der Motorwicklung, wodurch der normale Produktionsablauf beeinträchtigt wird. Bei ungünstigen Umgebungsbedingungen kann sich die Hitze in der Umgebung ansammeln. Brennbare Materialien können leicht Brände verursachen und schwerwiegendere Folgen nach sich ziehen.
Ursachen für den einphasigen Betrieb von Motoren und vorbeugende Maßnahmen
1. Läuft der Motor nicht an, ist ein summendes Geräusch zu hören, und steigt die Gehäusetemperatur an oder sinkt die Drehzahl während des Betriebs deutlich, und steigt die Temperatur weiter an, muss die Stromzufuhr sofort unterbrochen und die Fehlerursache sorgfältig ermittelt werden. Es ist festzustellen, ob die oben genannten Zustände durch einen Phasenausfall verursacht werden.
2. Ist die Hauptstromleitung zu dünn oder beschädigt, kann der Motor aufgrund von Phasendurchbruch oder äußerer Krafteinwirkung im Drehstromnetz einphasig laufen. Die zulässige Strombelastbarkeit der Hauptstromleitung beträgt das 1,5- bis 2,5-Fache des Nennstroms des Motors und hängt stark von der Verlegemethode ab. Insbesondere bei paralleler oder sich kreuzender Verlegung mit Wärmeleitungen muss der Abstand mindestens 50 cm betragen. Die zulässige Strombelastbarkeit eines Netzkabels, das dauerhaft bei einer Temperaturerhöhung von 70 °C betrieben werden kann, lässt sich in der Regel anhand von Elektrikerhandbüchern überprüfen. Erfahrungsgemäß beträgt die zulässige Strombelastbarkeit von Kupferdrähten 6 A pro Quadratmillimeter und die von Aluminiumdrähten 4 A pro Quadratmillimeter. Bei Verbindungen von Kupfer- und Aluminiumdrähten sollten zudem Kupfer-Aluminium-Übergangsmuffen verwendet werden, um Oxidation zwischen den Materialien und damit eine Beeinträchtigung des Verbindungswiderstands zu vermeiden.
3. Eine fehlerhafte Konfiguration des Fehlerstromschutzschalters kann zu einphasigem Motorbetrieb führen. Ist der Fehlerstromschutzschalter zu klein dimensioniert, kann der Versorgungsstrom die internen Kontakte des Schalters beschädigen, was zu einem zu hohen Phasenkontaktwiderstand und somit zu einphasigem Motorbetrieb führt. Der Nennstrom des Fehlerstromschutzschalters sollte das 1,5- bis 2,5-Fache des Nennstroms des Motors betragen. Während des Motorbetriebs sollte regelmäßig überprüft werden, ob der Fehlerstromschutzschalter zu klein dimensioniert ist oder ob der Schalter selbst Mängel aufweist. In diesem Fall muss der Schalter ausgetauscht werden.
4. Die Verbindungsleitung zwischen den Komponenten im Schaltschrank ist durchgebrannt, was dazu führen kann, dass der Motor einphasig läuft. Die Gründe für das Durchbrennen der Verbindungsleitung sind folgende:
① Ist die Anschlussleitung zu dünn, kann sie bei steigendem Motorlaststrom durchbrennen. ② Die Steckverbinder an beiden Enden der Anschlussleitung haben schlechten Kontakt, was zu Überhitzung und damit zum Durchbrennen der Leitung führt. Auch Kleintiere wie Mäuse, die zwischen die Leitungen gelangen, können Kurzschlüsse verursachen und die Leitung beschädigen. Abhilfe schafft: Vor jedem Betrieb muss der Schaltschrank geöffnet und sorgfältig geprüft werden, ob sich die Farbe der Anschlussleitungen verändert hat und ob die Isolierung Brandspuren aufweist. Die Stromzuführung muss entsprechend dem Laststrom des Motors dimensioniert und die Steckverbinder prozessgerecht angeschlossen werden.
Schlussrede
Beim Bau müssen die Vorgaben der verschiedenen Bauprozesse strikt eingehalten werden, um die Qualität der Installation zu gewährleisten. Regelmäßige Wartung der Anlagen sowie Inspektion und Reparatur während des Betriebs vermeiden unnötige Verluste und Gefahren durch einphasigen Motorbetrieb.
Veröffentlichungsdatum: 30. Mai 2024